美國商務部在 4 月 16 日宣佈， 將禁止美國公司向中興通訊銷售零部件、商品、軟體和技術 7 年， 直到 2025年3月13日。 中興通訊從美國進口的關鍵零配件將就是半導體晶片。 中美貿易戰正酣， 而美國政府在這個時候以極其荒謬的藉口， 對中興通訊發出出口限制禁止令， 很難不讓人懷疑這是美國政府在向中方施壓。
一、半導體——對華貿易戰中的下一張牌
長期以來， 美國一直對中國半導體產業的發展十分警惕。 美國商務部對中國有嚴格的晶片及相關技術的出口禁令。 2017年1月6日， 時任美國總統奧巴馬的“科技顧問委員會”在白宮網站上發佈了題為《確保美國半導體長期領導地位》的報告（以下簡稱《報告》）：“本報告的核心在於，
此次“301調查”中主要指控中國的四項問題：強制性的技術轉移、歧視性的許可要求、國家資金扶持海外並購和非法商業駭客行為， 第一、二、三項中美方所舉的案例也主要涉及中國半導體行業。 而且特朗普要求美國有關部門加強對中國在美國投資高科技企業的限制， 親自阻止了與中國相關的基金公司收購美國FPGA公司萊迪思（Lattice），
由此可見， 這場由美國挑起的對華貿易戰， 半導體產業必將是交戰雙方博弈的重頭戲。 一方面， 美、日、歐的半導體企業在中國擁有巨大的投資和市場利益， 另一方面中國面臨沉重的晶片進口壓力， 一直想擺脫脖子上被套著的繩索。 因此， 半導體晶片既是雙方的博弈的重要籌碼， 但也是一把雙刃劍。 衝突各方何時打、如何打晶片這張牌值得關注。 美國對中興通訊的禁令很可能打響了對華晶片攻防戰的第一槍。
在北京時間3月23日， 美國總統特朗普宣佈， 擬對中國價值高達500億美元的商品徵收懲罰性關稅的同日， 日本政府在內閣會議上也決定， 對中國的部分鋼鐵產品徵收反傾銷關稅。 緊接著， 日本和歐盟在4月3日、4日分別向世界貿易組織（WTO）遞交檔， 要求與美國一道， 向WTO投訴中國“涉嫌歧視性的專利技術許可規定”。 因此， 中國應該清醒的認識到， 美國、歐盟和日本之間儘管並非鐵板一塊， 但很可能聯手針對中國； 此次對華貿易戰完全有可能由“中美衝突”演變為中國與“八國聯軍”之戰。 因此， 中國需要做好美、歐、日聯手向中國積體電路施壓的準備。 之前德國政府就曾在奧巴馬的要求下， 撤回了已經頒發給中國公司的收購德國半導體設備企業愛思強的許可。
二、得晶片者得天下——對華貿易戰的“天王山之戰“
中國半導體行業協會（CSIA）的統計資料顯示， 2017年我國半導體晶片的市場規模達到1.40萬億元， 保持常年在兩位元數以上的規模增速。 中國半導體晶片市場在全球份額中的占比從2000年的7%到2020年預計將達到的46%(2017年約為43%)。
圖1：中國歷年半導體進出口額
作為全球最大的半導體晶片消費國家， 我國半導體晶片市場嚴重依賴進口。 過去幾年中國的晶片進口額維持在2000億美金左右， 自給率不足20%。 。
圖2：我國積體電路自給率不足兩成
雖然中國半導體產業近年來取得了長足進步，但在全球晶片產業格局中仍處於中低端領域。以CPU為代表的高端處理器晶片的自給率均為個位數，存儲等晶片的自給率接近零。即使華為海思在通訊基帶晶片和應用處理器器晶片取得了不錯的成績，但是其中的核心處理器IP仍然是來自於Arm、Cadence等公司。
圖3：國內主流晶片的自給率
2013年以來，伴隨著國家上千億規模的積體電路產業基金的設立和地方政府對積體電路產業的大力支持，中國半導體晶片銷售額一直保持15%以上的較高的增速水準，與之對應的是全球半導體晶片銷售額增速在2013-2016年期間平均年化不到5%。面對高速成長的中國半導體產業，美、歐、日很可能希望通過此次貿易戰，迫使中國放棄對半導體行業的國家投入、政府補貼等扶持政策。同時為其本國半導體企業爭取更多、更為有利的中國市場准入條件，比方說在政府採購、中外合資比例中清除對國外晶片廠商的限制性條款，從而抑制或者減緩中國晶片產業的崛起勢頭。而中國挾其市場優勢，一定希望進一步優化半導體產業政策，改善中國本土的半導體晶片企業的商業環境，最重要的是在晶片設計領域催生革命性的創新，從根本上縮短中國在半導體產業領域與世界先進水準之間的差距。鑒於晶片對於下游5G通訊、人工智慧、大資料、雲計算、機器人、無人駕駛等所謂“新經濟”所起的先導性、引領性作用，可謂得晶片者得天下，國家崛起中首先要保障晶片行業的崛起。因此，中、美之間的半導體晶片的攻防戰將是此次貿易衝突中的“天王山之戰”，中國寧可對其他的局部利益之爭做出“犧牲”，也要確保在半導體晶片領域的戰略定力。
三、CPU——晶片之爭的勝負手
全球晶片基本上可以分為：通訊晶片、計算和控制晶片、記憶體晶片、音視頻處理晶片、電源管理晶片、感測器晶片、驅動晶片、以及上述晶片組合的系統晶片（SoC：System on Chip）。其中計算和存儲晶片兩大類約為1000億美金的銷售額。存儲晶片本身不涉及資訊安全，分別被美國、日本、韓國的三星、海力士、東芝、美光、英特爾等幾家巨頭企業控制。而中國最近在存儲領域投入了大量的資金，有多條生產線即將投入生產。計算晶片主要包括：被英特爾和Arm壟斷的CPU（Central Processor Unit，即中央處理器）；被英偉達、AMD壟斷的GPU(Graphic Processor Unit，即影像處理器)，被德州儀器壟斷的DSP（Digital Signal Processor，即數位訊號處理器）。其中CPU計算晶片的核心，不僅作業系統運行在上面，而且還肩負著整個計算體系的安全使命。過去30年，人類經歷了由數位化、互聯網、移動互聯網所引發的三波顛覆性產業浪潮。依靠半導體工藝的進步和架構的創新，CPU處理器性能不斷飛躍並作為使用者最友好、最通用的計算平臺，承擔了以上應用領域中的主要計算負載，由此成為每一波產業浪潮背後的關鍵推手。
圖4：過去30年CPU的發展趨勢
華為海思基於Arm授權，從2009年的K3到2017年的麒麟970，取得了驕人業績。但是，華為獲得的Arm指令集授權模式，但並不具備自主創新的能力，不僅許可費高昂，而且每次授權期限僅僅4-5年，還被限定使用範圍。最關鍵的是華為面臨中興通訊同樣的風險，一旦美國或者日本政府提出制裁，Arm將不得不停止技術支援，而被授權企業馬上面臨滅頂之災。
第二類採用合資/合作：10多年前中國就開始通過與國外公司成立合資公司方式實現技術轉移，發展本國科技產業。通過合資/合作讓中國相繼獲得設計高端處理器的技術能力，同時培養了一批技術人才。上海兆芯、貴州華芯通、天津海光都是屬於這一模式。在當時的歷史環境下，合資的確是有益的嘗試。不失為一個研發風險小、市場推廣難度低的一時之選。但是，合資本身決定了中方難以無法外方技術的整體框架，難以形成自主創新的能力。
圖5：與境外公司合資/合作大致情況
第三類採用自主創新，即以龍芯、申威、華夏芯為代表，自主研發完全自主智慧財產權的指令集、工具鏈和微架構。
圖6：國產晶片現狀
中國作為全球第二大的經濟體，完全有必要立足自主可控的指令集和高可靠性的自主微架構構建中國計算晶片產業生態，逐步構建安全可控的資訊技術體系。2018年初暴露出來的Meltdown、Spectre等CPU設計缺陷影響之廣、程度之深給中國敲響了警鐘，不僅英特爾、AMD、Arm等巨頭全部中招，而且所有合資公司或者許可這些公司CPU技術的中國晶片公司同樣受到影響。因此，包括倪光南、魏少軍在內的專家紛紛反思，指出中國需要實現CPU底層硬體安全的指令集和微架構這兩大關鍵技術的自主可控，依靠底層硬體和體系架構設計的自主改進和自我完善，才能實現未來針對類似事件的主動防禦體系。
目前英特爾和Arm 兩家家公司的指令集體系，基本壟斷了全世界幾乎所有的智慧手機、電腦及伺服器等設備。但是，PC、手機行業已經出現飽和，不再是積體電路行業的最大成長動能。而人工智慧、智慧駕駛、物聯網、AR/VR、區塊鏈等領域目前尚未出現壟斷巨頭，也完全沒有形成生態系統，在這些領域國產CPU大有可為。
隨著人工智慧的興起，針對深度學習等神經網路演算法的新型計算單元，即AI專用處理器，得到快速發展。我國在這些領域完全與國外晶片廠商在同一起跑線上，多家國內晶片開發商競相發佈了自己的AI處理器晶片：
圖7：國內已發佈的AI專用處理器
但是，需要指出的是，這些深度學習的專用處理器，僅相當於CPU的輔助處理器，就像現在的音視頻處理晶片一樣，作為某一個特定的功能單元，最終大部分會被集成進CPU主導的SoC晶片中去。最近，英偉達公司免費開源了其深度學習處理器的設計，並與Arm公司聯手建立CPU+AI的生態系統，對國內的AI專用處理器公司造成了巨大的衝擊。因此，指望通過AI來打破中國計算晶片的整體落後局面並不可行。事實上，整個計算晶片進入了CPU與GPU、專用處理器等其他計算單元進行異構融合的“CPU+”時代，谷歌新任董事長、電腦架構大師Hennessy就曾表示CPU與多種計算單元融合的異構計算架構是AI晶片的設計趨勢。因此，穀歌、蘋果、三星等都在研究新一代的CPU架構，以期更好的支持異構計算。相比之下，我國在新一代異構計算領域卻沒有得到足夠的重視。縱觀積體電路發展史，後來者能夠居上，都是抓住技術創新和應用創新的機遇，才能最終成為偉大的公司。比方說Arm抓住移動終端爆發的新應用，推出符合市場需求的低功耗處理器，擊敗了英特爾等競爭者，牢牢佔據了移動處理器市場，在人工智慧領域，英偉達利用其GPU的優勢，在伺服器側佔據了大量的市場。在新一代CPU領域，RISC V的興起，在一定程度上已經構成了對Arm的威脅。因此，中國如果超前部署，完全有機會深度影響異構計算相關產業的發展方向，在處理器產業的下一輪的國際競爭中，參與制定新的遊戲規則，在新的跑道上成為領跑者。反之，如果待國際巨頭們佈局完畢，我們將只能被動接受新的遊戲規則，不但有可能使得現有國產CPU處理器廠商的生存環境更加艱難，而且在技術和產業方面與國際先進水準的差距也將越拉越大，重蹈上一代CPU處理器的覆轍。
之前很多次，不少有識之士呼籲中國應該發展自主智慧財產權的CPU晶片。時至今日，從公開報導來看，無論是規模達1400億的國家積體電路投資基金、或者那些熱衷引進國際巨頭的地方積體電路基金，沒有投資過任何一家自主智慧財產權的CPU晶片公司。相反，本來面臨新技術、新市場嚴峻挑戰的ARM、AMD、IBM、高通等國際晶片巨頭，不斷通過合資、授權、提成、甚至組建合資基金等多種方式獲得高額天價的“補血”。不僅進一步加強了在中國的市場拓展能力，而且使得那些立志自主創新研發的國產CPU廠商長期處於不公平的競爭環境。今天，狼已經來了，中國如何應對？至少國產CPU晶片企業當繼續努力自強！
圖2：我國積體電路自給率不足兩成
雖然中國半導體產業近年來取得了長足進步，但在全球晶片產業格局中仍處於中低端領域。以CPU為代表的高端處理器晶片的自給率均為個位數，存儲等晶片的自給率接近零。即使華為海思在通訊基帶晶片和應用處理器器晶片取得了不錯的成績，但是其中的核心處理器IP仍然是來自於Arm、Cadence等公司。
圖3：國內主流晶片的自給率
2013年以來，伴隨著國家上千億規模的積體電路產業基金的設立和地方政府對積體電路產業的大力支持，中國半導體晶片銷售額一直保持15%以上的較高的增速水準，與之對應的是全球半導體晶片銷售額增速在2013-2016年期間平均年化不到5%。面對高速成長的中國半導體產業，美、歐、日很可能希望通過此次貿易戰，迫使中國放棄對半導體行業的國家投入、政府補貼等扶持政策。同時為其本國半導體企業爭取更多、更為有利的中國市場准入條件，比方說在政府採購、中外合資比例中清除對國外晶片廠商的限制性條款，從而抑制或者減緩中國晶片產業的崛起勢頭。而中國挾其市場優勢，一定希望進一步優化半導體產業政策，改善中國本土的半導體晶片企業的商業環境，最重要的是在晶片設計領域催生革命性的創新，從根本上縮短中國在半導體產業領域與世界先進水準之間的差距。鑒於晶片對於下游5G通訊、人工智慧、大資料、雲計算、機器人、無人駕駛等所謂“新經濟”所起的先導性、引領性作用，可謂得晶片者得天下，國家崛起中首先要保障晶片行業的崛起。因此，中、美之間的半導體晶片的攻防戰將是此次貿易衝突中的“天王山之戰”，中國寧可對其他的局部利益之爭做出“犧牲”，也要確保在半導體晶片領域的戰略定力。
三、CPU——晶片之爭的勝負手
全球晶片基本上可以分為：通訊晶片、計算和控制晶片、記憶體晶片、音視頻處理晶片、電源管理晶片、感測器晶片、驅動晶片、以及上述晶片組合的系統晶片（SoC：System on Chip）。其中計算和存儲晶片兩大類約為1000億美金的銷售額。存儲晶片本身不涉及資訊安全，分別被美國、日本、韓國的三星、海力士、東芝、美光、英特爾等幾家巨頭企業控制。而中國最近在存儲領域投入了大量的資金，有多條生產線即將投入生產。計算晶片主要包括：被英特爾和Arm壟斷的CPU（Central Processor Unit，即中央處理器）；被英偉達、AMD壟斷的GPU(Graphic Processor Unit，即影像處理器)，被德州儀器壟斷的DSP（Digital Signal Processor，即數位訊號處理器）。其中CPU計算晶片的核心，不僅作業系統運行在上面，而且還肩負著整個計算體系的安全使命。過去30年，人類經歷了由數位化、互聯網、移動互聯網所引發的三波顛覆性產業浪潮。依靠半導體工藝的進步和架構的創新，CPU處理器性能不斷飛躍並作為使用者最友好、最通用的計算平臺，承擔了以上應用領域中的主要計算負載，由此成為每一波產業浪潮背後的關鍵推手。
圖4：過去30年CPU的發展趨勢
華為海思基於Arm授權，從2009年的K3到2017年的麒麟970，取得了驕人業績。但是，華為獲得的Arm指令集授權模式，但並不具備自主創新的能力，不僅許可費高昂，而且每次授權期限僅僅4-5年，還被限定使用範圍。最關鍵的是華為面臨中興通訊同樣的風險，一旦美國或者日本政府提出制裁，Arm將不得不停止技術支援，而被授權企業馬上面臨滅頂之災。
第二類採用合資/合作：10多年前中國就開始通過與國外公司成立合資公司方式實現技術轉移，發展本國科技產業。通過合資/合作讓中國相繼獲得設計高端處理器的技術能力，同時培養了一批技術人才。上海兆芯、貴州華芯通、天津海光都是屬於這一模式。在當時的歷史環境下，合資的確是有益的嘗試。不失為一個研發風險小、市場推廣難度低的一時之選。但是，合資本身決定了中方難以無法外方技術的整體框架，難以形成自主創新的能力。
圖5：與境外公司合資/合作大致情況
第三類採用自主創新，即以龍芯、申威、華夏芯為代表，自主研發完全自主智慧財產權的指令集、工具鏈和微架構。
圖6：國產晶片現狀
中國作為全球第二大的經濟體，完全有必要立足自主可控的指令集和高可靠性的自主微架構構建中國計算晶片產業生態，逐步構建安全可控的資訊技術體系。2018年初暴露出來的Meltdown、Spectre等CPU設計缺陷影響之廣、程度之深給中國敲響了警鐘，不僅英特爾、AMD、Arm等巨頭全部中招，而且所有合資公司或者許可這些公司CPU技術的中國晶片公司同樣受到影響。因此，包括倪光南、魏少軍在內的專家紛紛反思，指出中國需要實現CPU底層硬體安全的指令集和微架構這兩大關鍵技術的自主可控，依靠底層硬體和體系架構設計的自主改進和自我完善，才能實現未來針對類似事件的主動防禦體系。
目前英特爾和Arm 兩家家公司的指令集體系，基本壟斷了全世界幾乎所有的智慧手機、電腦及伺服器等設備。但是，PC、手機行業已經出現飽和，不再是積體電路行業的最大成長動能。而人工智慧、智慧駕駛、物聯網、AR/VR、區塊鏈等領域目前尚未出現壟斷巨頭，也完全沒有形成生態系統，在這些領域國產CPU大有可為。
隨著人工智慧的興起，針對深度學習等神經網路演算法的新型計算單元，即AI專用處理器，得到快速發展。我國在這些領域完全與國外晶片廠商在同一起跑線上，多家國內晶片開發商競相發佈了自己的AI處理器晶片：
圖7：國內已發佈的AI專用處理器
但是，需要指出的是，這些深度學習的專用處理器，僅相當於CPU的輔助處理器，就像現在的音視頻處理晶片一樣，作為某一個特定的功能單元，最終大部分會被集成進CPU主導的SoC晶片中去。最近，英偉達公司免費開源了其深度學習處理器的設計，並與Arm公司聯手建立CPU+AI的生態系統，對國內的AI專用處理器公司造成了巨大的衝擊。因此，指望通過AI來打破中國計算晶片的整體落後局面並不可行。事實上，整個計算晶片進入了CPU與GPU、專用處理器等其他計算單元進行異構融合的“CPU+”時代，谷歌新任董事長、電腦架構大師Hennessy就曾表示CPU與多種計算單元融合的異構計算架構是AI晶片的設計趨勢。因此，穀歌、蘋果、三星等都在研究新一代的CPU架構，以期更好的支持異構計算。相比之下，我國在新一代異構計算領域卻沒有得到足夠的重視。縱觀積體電路發展史，後來者能夠居上，都是抓住技術創新和應用創新的機遇，才能最終成為偉大的公司。比方說Arm抓住移動終端爆發的新應用，推出符合市場需求的低功耗處理器，擊敗了英特爾等競爭者，牢牢佔據了移動處理器市場，在人工智慧領域，英偉達利用其GPU的優勢，在伺服器側佔據了大量的市場。在新一代CPU領域，RISC V的興起，在一定程度上已經構成了對Arm的威脅。因此，中國如果超前部署，完全有機會深度影響異構計算相關產業的發展方向，在處理器產業的下一輪的國際競爭中，參與制定新的遊戲規則，在新的跑道上成為領跑者。反之，如果待國際巨頭們佈局完畢，我們將只能被動接受新的遊戲規則，不但有可能使得現有國產CPU處理器廠商的生存環境更加艱難，而且在技術和產業方面與國際先進水準的差距也將越拉越大，重蹈上一代CPU處理器的覆轍。
之前很多次，不少有識之士呼籲中國應該發展自主智慧財產權的CPU晶片。時至今日，從公開報導來看，無論是規模達1400億的國家積體電路投資基金、或者那些熱衷引進國際巨頭的地方積體電路基金，沒有投資過任何一家自主智慧財產權的CPU晶片公司。相反，本來面臨新技術、新市場嚴峻挑戰的ARM、AMD、IBM、高通等國際晶片巨頭，不斷通過合資、授權、提成、甚至組建合資基金等多種方式獲得高額天價的“補血”。不僅進一步加強了在中國的市場拓展能力，而且使得那些立志自主創新研發的國產CPU廠商長期處於不公平的競爭環境。今天，狼已經來了，中國如何應對？至少國產CPU晶片企業當繼續努力自強！